CN2298902Y

CN2298902Y - 微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机

Info

Publication number: CN2298902Y
Application number: CN 97235349
Authority: CN
Inventors: 陆景云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2007-08-25

Abstract

本实用新型公开了一种微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机,其特征为:经电源开关后分别接至交流弧焊变压器和控制电源电路,交流弧焊变压器分别接至焊接电流控制电路、双向可控硅及焊件;焊接电流选择电路接至焊接电流控制电路,双向可控硅、焊接电流控制电路分别与采样电路相连接,采样电路经A/D数模转换电路后与CPU连接。本实用新型技术先进,适用范围宽、省材、省能,焊接成本低,对环境、人体无污染。

Description

微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机

本实用新型涉及焊接设备的技术领域，具体地说是一种用微机进行控制的交流手工弧焊薄板焊接机。

目前国内外对于低碳钢、低合金钢、不锈钢薄板(特别是1.0mm以下的薄板)基本上采用以下三种焊接方式：

1、钨极气体保护焊

2、熔化极气体保护电弧焊

3、等离子弧焊

在上述三种焊接方式中，钨极气体保护焊最常用的是氩弧焊，即采用氩气做为保护气体，一般多用于有色金属的焊接，如不锈钢等；熔化极气体保护电弧焊应用较多的是二氧化碳气体保护焊，多用于低碳钢、低合金钢等黑色金属的焊接；等离子弧焊，因工艺参数调节困难，设备、电气控制线路结构复杂，设备费用较高，一般是氩弧焊的2-5倍，所以应用较少。

氩弧焊焊接作业时存在着三方面对环境、人体的有害因素：

1、放射性

钍钨极中的钍是放射性元素，虽在焊接作业时钍钨极的放射剂量很小，在充许范围内，但如果放射性气体或微粒进入人体做为放射源，则会严重影响身体健康。

2、高频电场

采用高频引弧时，产生高频电场强度在60-110V/M之间，超过卫生标准(20V/M)的数倍。

3、产生有害气体——臭氧和氮氧化物

氩弧焊时，弧柱温度很高，紫外线放射强度远远大于电弧焊，所以在焊接过程中会产生大量的臭氧和氮氧化物，尤其是臭氧浓度远远超出卫生参考标准，对人体影响很大，是氩弧焊的主要有害因素之一。

以上三种焊接方式综合来看，均存在着一定的缺陷：

1、设备价格较贵

2、焊接成本费用较高

3、对环境、人体有一定的污染

4、设备体积大、笨重，携带困难，均需保护气体，操作、维护较为复杂，进入现场施工极为不便。

手工电弧焊虽是一种使用十分普遍，焊接成本费用较低的焊接方式之一，具有操作方便，维护简单，价格便宜等优点，但由于许多技术难题没有解决，故不能对薄板进行焊接作业。

手工电弧焊按弧焊电源可分为交流弧焊电源和直流弧焊电源两大类，在交流弧焊电源中又可分为：

1、串联电抗器式，其中包括：

(1)饱和电抗器式

(2)分体动铁式

(3)同体动铁式

2、增强漏磁式，其中包括：

(1)动铁式

(2)动圈式

(3)抽头式

直流弧焊电源可分为：

1、旋转直流电焊机式，其中包括：

(1)他激差复激式

(2)三电刷差复激式

(3)间极去磁式

(4)多站式

2、整流式，其中包括：

(1)三相

A、磁放大器式

B、动铁式

C、动圈式

D、可控硅整流式

E、晶体管式

F、多站式

(2)单相

A、直流、交流两用

以上两大类手工电弧焊各有优缺点，采用直流电源时，电弧稳定性好，但价格较高，维修困难，故一般交流电源用的较多。

图1为ZXG9-150型弧焊整流器，是应用较普遍的一种弧焊电源，属交直流两用弧焊整流器，由增强漏磁动铁式焊接变压器HT，整流器组，电抗器DKG，闸刀开关SA1、SA2及组容保护器等组成。

该弧焊整流器用双刀开关SA2改变焊接变压器的绕组接法，得到大、小两档电流调节。

整流器组接成单相桥式全波整流。电抗器采用双柱气隙结构，串联于焊接回路中，用于改善直流或交流的焊接电流波形，SA1为三刀双投闸开关，用以交流或直流焊接的选择，整机采用强迫风冷。

该机的缺点是，制作消耗材料多，体积重量大，能耗高，无功功率大，功率因数只有0.5-0.65，没有网络电压补偿，控制性能不好。

本实用新型的目的在于提供一种微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机，它能克服现有技术中的一些不足，解决交流手工弧焊机不能焊接薄板的问题，即引弧和电流控制问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机。它包括焊接机壳体，装在壳体上的电源开关。装在壳体内的焊接机，与焊接机连接的焊钳，其特征在于：经电源开关分别接至交流弧焊变压器和控制电源电路，交流弧焊变压器分别接至焊接电流控制电路、双向可控硅及焊件；焊接电流选择电路接至焊接电流控制电路，双向可控硅、焊接电流控制电路分别与采样电路相连接，采样电路分别与焊接电流指示、A/D数模转换电路，焊钳相连接；控制电源电路、A/D数模转换电路分别接至CPU、CPU与光电耦合器相连接，光电耦合器与双向可控硅相连接。

本实用新型打破了手工弧焊机不能焊接薄板的禁区。(1.0mm以下的薄板)焊接性能优良，工作过程平稳，手感好，可实现小电流控制，焊接成本低廉，工作可靠性高，本焊机主要有以下特点：

1、技术的先进性

首次将微电脑引入单机的焊接设备中，并对其并键技术参数——引弧电流进行控制，才得以实现手工弧焊机对薄板的焊接作业，故本焊机操作时起弧容易，焊接工作电流非常平稳，电流波动范围为≤±1A，而其它焊机一般电流波动范围均在±10A左右，由于电弧稳定性好，工作电流平稳，波动范围小，所以焊接质量好，而且对焊工的技能要求不高，使用操作容易，维护简单，与普通手工弧焊设备无区别。

2、适用范围宽可焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢，厚度范围为≤4mm，对任何规格的板材、型材均可进行平面、空间焊接作业，适用于汽车、化工、不锈钢广告装潢、管道工程、厨房设备、五金等行业。具有体积小、重量轻，(约为10KG左右)携带方便，可进入任何施工现场作业。

3、省材、省能型高科技产品

本焊机体积小，重量轻，制造消耗原材料少，成本低，为钨极气体保护焊设备的1/5-1/10，能耗低，额定输入功率为2.5KVA、本焊机电路中的感性电路与容性电路相匹配，因此功率因数≥0.85.提高了效率。节省了能源，焊接成本费用低廉，以氩弧焊机焊接不锈钢为例，1M长焊缝氩弧焊费用约为20-30元/米，而本焊机仅需10元/米左右，为氩弧焊的1/2-1/3，故焊接成本大大降低。

4、对环境、人体无污染

本焊机对环境无污染，对操作工人无身体损害，故焊接作业时无需特殊防护。

图1为现有技术中的ZXC9-150型弧焊整流器的电路图

图2为本实用新型的电路框图

图3为本实用新型一实施例的电路图

图4为本实用新型中的微电脑的程序流程图

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述

本实用新型包括焊接机壳体，装在壳体上的电源开关K1；装在壳体内的焊接机，通过电缆与焊接机连接的焊钳，它区别与现有技术的特征为：经电源开关K1后，分别接至交流焊变压器1和控制电源电路2，交流弧焊变压器1分别接至焊接电流控制电路4，双向可控硅5及焊件；焊接电流选择电路3接至焊接电流控制电路4，双向可控硅5、焊接电流控制电路4分别与采样电路9相连接，采样电路9分别与焊接电流指示8、A/D数模转换电路10、焊钳相连接；控制电源电路2、A/D数模转换电路10分别接至CPU7，CPU7与光电耦合器6相连接，光电耦合器6与双向可控硅5相连接。本焊接机的特点为：在空载电压下需引弧时，由CPU对采样信号进行比较并控制引弧电流，当达到正常工作电流时，结束引弧进入正常焊接作业，工作电流可在2-50A的范围内，根据工作要求进行各档位小电流精量调节，具体调节数值可从电流表上读出。

本实用新型实施例中的交流弧焊变压器(DH)1为现有技术，控制电源电路2亦为现有技术，它由交流降压变压器DB，桥式整流ZL，及四个电容C17-C20，稳压块IC4及电阻R5，光电管D2组成，稳压块IC4的型号选用7805，焊接电流选择电路3和焊接电流控制电路4是专为本焊接机设计的电路，焊接电流选择电路3采用一波段开关，该波段开关设置有若干个空档，一般现阶段为1至25个空档，各空档分别通过一电阻与一继电器的常闭端的一端相连接，二空档间通过一二极管连接，各继电器常闭端的另一端均相互连接并接地；焊接电流控制电路4采用的电容数与焊接电流选择电路中的继电器数目相同，各电容的一端相互连接，它们的另一端分别与各自的继电器的常开端连接，各继电器的另一常开端相互连接。本实施例的焊接电流选择电路3的波段开关K2选用1至15个空档，具体由波段开关K2，12个二极管D3-D14、15个电阻R6-R20、15个继电器J1-J15组成，它们的连接为；波段开关K2的空端1′分别与二极管D3的一端和电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端与继电器J1的一常闭点连接；波端开关K2的空端2′分别与二极管D3的另一端、二极管D4的一端和电阻R7的一端相连接，电阻R7的另一端与继电器J2的一常闭端连接；波端开关K2的空端3′……14′的连接方式与波端开关K2空端2′的连接方式相同，它们分别与二极管D4-D13的另一端，二极管D5-D14的一端和电阻R8-R19的一端相连接，电阻R8-R19的另一端与继电器J3-J14的一常闭端连接：波段开关K2的空端15′分别与二极管D14的另一端和电阻R20的一端相连接，电阻R的另一端与继电器J15的一常闭端连接；继电器J1-J15的另一常闭端均相互连接并接地；焊接电流控制电路4由15个电容C1-C15和上述15个继电器J1-J15组成，15个电容C1-C15的一端均相互连接，电容C1-C15的另一端分别接继电器J1-J15的常开端，继电器J1-J15的常开端相互连接；双向可控硅BCK及光电耦合器IC3均为现有的电子元件，其中IC3可选用T/L113、T/L117，集成块IC1为微电脑CPU它是普通的单片机，可选用PIC12C508、509，PIC16C71、PIC16C620、8051、8048、8098等，利用CPU所编的程序流程图如图4，可用C语言、BASIC、汇编等多种语言进行编程，焊接电流指示8选用电感L2及电流表为现有技术，采样电路选用电流互感器L1，亦为现有的电气元件，集成块IC2为A/D数模转换电路，是一种普通的电子元件，可选用0804、0809、AD7575、AD673、TIC0820等。

本实用新型的工作原理为：当焊接作业时，首先转动波段开关K2，根据所焊工件的厚度选择相应的输出电流，闭合电源开关K1，控制电源DB经硅桥Z整流为控制电路提供直流电。继电器J1-J15中的某一组触点吸合，同时将电容C1-C15中的某一组接入工作电路中，当焊钳A点通过焊条与焊件O(接地)接触时，在回路中产生一个电流，该电流通过互感器L1产生信号，使光电耦合器IC3导通，并经D1、R2使双向可控硅BCK控制极产生一个控制电压，使BCK导通，并在O、A回路以较大的短路电流进行引弧，此时CPU不断地通过IC2、L1获取输出电流的采样信号进行分析比较，当达到控制要求时，由CPU发出信号，光电耦合器IC3断路，双向可控硅BCK关闭，此时O、A回路中由K2选中的电容组提供稳定的焊接电流，焊接电流的大小可直接从电流表B1中读出。本焊机的技术关键在于，用大电流引弧，并用CPU来控制引弧电流，同时将引弧电流过渡到由电容控制的小电流工作状态，从而解决了手工弧焊机不能焊接薄板的难题。

Claims

1.微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机，它包括焊接机壳体，装在壳体上的电源开关，装在壳体内的焊接机，与焊接机连接的焊钳，其特征在于：经电源开关分别接至交流弧焊变压器和控制电源电路，交流弧焊变压器分别接至焊接电流控制电路、双向可控硅及焊件；焊接电流选择电路接至焊接电流控制电路，双向可控硅、焊接电流控制电路分别与采样电路相连接，采样电路分别与焊接电流指示、A/D数模转换电路，焊钳相连接；控制电源电路、A/D数模转换电路分别接至CPU，CPU与光电耦合器相连接，光电耦合器与双向可控硅相连接。

2.按权利要求1所述的微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机，其特征在于：焊接电流选择电路采用一波段开关，该波段开关设置有若干个空档，各空档分别通过一电阻与一继电器的常闭端的一端相连接，二空档间通过一二极管连接，各继电器常闭端的另一端均相互连接并接地。

3.按权利要求1或2所述的微电脑控制交流手工弧焊薄板焊接机，其特征在于：焊接电流控制电路采用的电容数与焊接电流选择电路中的继电器数目相同，各电容的一端相互连接，它们的另一端分别与各自的继电器的常开端连接，各继电器的另一常开端相互连接。